稀土礦區(qū)不同土地利用類型土壤細(xì)菌群落特征及網(wǎng)絡(luò)分析

楊賢房 ，陳朝 ，鄭林，萬智巍，陳永林，王遠(yuǎn)東

1.江西師范大學(xué)地理與環(huán)境學(xué)院，江西 南昌 330022；2.廣東省科學(xué)院生態(tài)環(huán)境與土壤研究所/廣東省農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510650；3.華南土壤污染控制與修復(fù)國家地方聯(lián)合工程研究中心，廣東 廣州 510650；4.贛南師范大學(xué)地理與環(huán)境工程學(xué)院，江西 贛州 341000

細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)對植被變化十分敏感（Ji et al.，2020），植被通過影響土壤分泌物、溫度、水分、化學(xué)性質(zhì)等影響細(xì)菌群落構(gòu)建，同時(shí)特定功能細(xì)菌在植物根系中富集（Liu et al.，2020），對于土壤養(yǎng)分具有重要的指示作用（Creamer et al.，2016）。不同土地利用方式影響土壤的植被類型和理化性質(zhì)，尤其在礦區(qū)周邊不同土地利用類型中，土壤植物類型不同，過度開采等人類活動所導(dǎo)致的環(huán)境變化，從根本上改變了土壤質(zhì)量和養(yǎng)分循環(huán)，從而構(gòu)建新的土壤微生物群（Mganga et al.，2016）。當(dāng)前礦區(qū)不同土地利用類型微生物相關(guān)研究多集中在鉛鋅礦區(qū)（于方明等，2020）、銅礦區(qū)（黃健等，2019）等，而離子型稀土礦區(qū)周邊土地利用方式對細(xì)菌群落影響的研究較少。稀土礦山在長期開采、選冶等過程中造成了植被破壞，導(dǎo)致重金屬離子進(jìn)入周邊土壤中，對周圍居民健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅（Romero-Freire et al.，2018；Wang et al.，2020），現(xiàn)有稀土礦區(qū)土壤環(huán)境問題治理研究多關(guān)注植被修復(fù)，研究表明，稀土開采對土壤細(xì)菌多樣性造成了顯著變化（王友生等，2017），不同植被修復(fù)模式下土壤質(zhì)量存在明顯差異性（周彩云等，2019）,土壤修復(fù)后細(xì)菌多樣性有明顯的提高（陳熙等，2016），但植被恢復(fù)4年以后，土壤理化性質(zhì)呈下降趨勢，細(xì)菌多樣性開始降低（李啟艷等，2019）?？傮w而言，已有研究多關(guān)注植被修復(fù)措施下土壤細(xì)菌群落的變化，而對礦區(qū)不同土地利用類型細(xì)菌群落特征及物種互作研究不多。當(dāng)前，贛南離子型稀土礦區(qū)修復(fù)措施已由原來的單一植被修復(fù)發(fā)展為植被、果園、蔬菜等多種不同模式，基于此背景，了解稀土礦區(qū)內(nèi)不同土地利用類型的細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)差異，進(jìn)而探索礦區(qū)土壤生態(tài)修復(fù)機(jī)理這一工作成為必要。此外，共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)常用來表達(dá)微生物的相互共存和排斥關(guān)系，并識別影響土壤功能的關(guān)鍵微生物（Banerjee et al.，2018），其中一些營養(yǎng)菌和植物病原菌等關(guān)鍵微生物類群影響著植物生長（Fan et al.，2020），對于土壤修復(fù)發(fā)揮著重要作用，共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分析在稀土礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用，將為探究該過程中細(xì)菌生態(tài)功能提供重要幫助。

殘留在稀土礦區(qū)土壤中的SO42－和NH4+，隨著降雨、灌溉不斷向周邊擴(kuò)散，導(dǎo)致水體銨態(tài)氮超標(biāo)（師艷麗等，2020），土壤生態(tài)環(huán)境受到破壞?；诖耍狙芯窟\(yùn)用高通量測序和網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)，分析礦區(qū)不同生境細(xì)菌多樣性及群落特征，目的在于：（1）分析稀土礦區(qū)不同土地利用類型理化性質(zhì)、重金屬含量，探索細(xì)菌群落特征及其影響因素；（2）探究土壤中同銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、硫酸鹽等相關(guān)的功能細(xì)菌，研究結(jié)果可為離子型稀土礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供重要信息。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

樣品采集區(qū)為江西省龍南市足洞稀土礦區(qū)，年平均氣溫18.9 ℃，年降水量1526.3 mm，年蒸發(fā)量1064.2 mm，主要植被類型有百喜草、香根草、鐵線蕨和馬尾松等，取樣于2021年6月中旬進(jìn)行，天氣晴朗，氣溫 33 ℃。裸地為礦區(qū)未修復(fù)地，以裸地為對照組，在礦區(qū)植被恢復(fù)區(qū)水稻田、草地、玉米地、蔬菜、果園、林地選取植物根際5—20 cm土層進(jìn)行采集，每個(gè)采樣點(diǎn)分別取土5份，并將其混合均勻，合成一個(gè)樣品，每個(gè)土地類型設(shè)置一定數(shù)量的重復(fù)樣，其中水稻田3個(gè)、蔬菜地3個(gè)、果園3個(gè)、玉米地3個(gè)、林地3個(gè)，草地9個(gè)（包括鐵線蕨、百喜草、香根草）。此外，為了更好的提升裸地樣品的代表性，分別沿山地坡中、坡腳、尾水庫旁采樣，共采集土壤樣品14個(gè)(坡中3個(gè)、坡腳3個(gè)、沿尾水庫8個(gè))，所有樣品共計(jì)38個(gè)。將采集樣品分為2份，并經(jīng)保溫處理后，一份送往深圳微科盟科技有限公司，另一份送往實(shí)驗(yàn)室測定理化性質(zhì)。

1.2 土壤理化性質(zhì)測定

采用電位法測定土壤 pH值（土?水質(zhì)量比=1?2.5）；用重鉻酸鉀容量法外加熱法測定有機(jī)質(zhì)（OM）；全氮（TN）采用半微量凱氏定氮法測定；全磷（TP）采用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定；有效磷用0.5 mol·L?1NaHCO3浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤硝態(tài)氮（NO2-N）和銨態(tài)氮（NH3-N）分別采用KCl浸提-紫外分光光度法和KCl浸提-靛酚藍(lán)比色法。上述測定具體方法參見《土壤農(nóng)化分析》（鮑士旦，2000）。重金屬測試參考《土壤和沉積物王水提取金屬元素-電感耦合等離子體質(zhì)譜法》（HJ 803—2016，中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部，2016），測定8種重金屬元素（Cd、As、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn、Mn）含量，采用內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價(jià)重金屬污染情況。

式中：

PN——內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)；

Ci——重金屬i的實(shí)測值；

Si——重金屬i的當(dāng)?shù)乇尘爸怠?/p>

1.3 土壤樣品DNA提取和測序

按照Omega Bio-tek，Norcross公司E.Z.N.A.?soil DNA Kit試劑盒操作方法提取 DNA，對 16S rRNA基因V3-V4可變區(qū)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，擴(kuò)增引物序列為338F和806R。將同一樣品的PCR產(chǎn)物用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測，使用 AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒切膠回收PCR產(chǎn)物，Tris-HCl洗脫，2%瓊脂糖電泳檢測。參照電泳初步定量結(jié)果，將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)建庫檢測，將合格的文庫在IlluminaMiSeq（PE300）上進(jìn)行測序。

1.4 細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及數(shù)據(jù)處理

基于屬水平測序結(jié)果，保留相對豐度占比>0.01%且在>20%樣本中出現(xiàn)的物種，參考相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)置Spearman相關(guān)系數(shù)r≥0.6，顯著性P<0.05的閾值（Liu et al.，2020），構(gòu)建耕地、植被、裸地3種土壤細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)，利用Gephi軟件對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可視化。利用Pearson相關(guān)系數(shù)來確定土壤性質(zhì)與細(xì)菌之間的關(guān)聯(lián)，通過冗余分析（RDA）研究理化性質(zhì)對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，通過火山圖分析不同土地利用類型間物種顯著性差異。

2 結(jié)果分析

2.1 土壤理化性質(zhì)及重金屬含量

本研究中，不同土地利用類型土壤pH均為酸性，裸地的pH、全氮、有機(jī)質(zhì)、全磷為所有用地最低，水稻田、果園、蔬菜地、玉米地全氮、有機(jī)質(zhì)、全磷含量高于其他用地。林地、草地、裸地有效磷含量忽略不計(jì)（表1），水稻田、蔬菜地銨態(tài)氮含量大幅高于林地、草地，裸地、蔬菜地硝態(tài)氮含量高于水稻田、玉米地、果園等。不同土地利用類型均出現(xiàn)一定程度的重金屬污染現(xiàn)象，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)排序?yàn)椴莸?(4.75)>林地 (4.35)>果園(2.08)>水稻田 (1.71)>裸地 (1.61)>蔬菜地 (1.60)>玉米地 (1.57)。其中林地 Pb含量最高，為 191.11 mg·kg?1，是江西省背景值的5.95倍，其次為草地。草地Cd、As含量最高，Cd含量為背景值的6.3倍，As含量為背景值的5.04倍。蔬菜地Pb、Mn、Cd含量分別為背景值的2、1.7、1.4倍，水稻田Pb、Zn含量分別為背景值的2.26、1.24倍，玉米地Zn、Mn含量為背景值的1.42倍，Cu、Cr、Ni含量無超背景值，以上分析結(jié)果表明，不同土地利用類型土壤理化性質(zhì)存在一定的差異。

表1 不同土地利用類型土壤理化性質(zhì)分析Table 1 Analysis of soil physico-chemical properties of different land use types

2.2 細(xì)菌群落組成

不同土地利用類型細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)差異較大（表2），其中Chao1指數(shù)排序?yàn)橛衩椎?蔬菜地>水稻田>果園>草地>林地>裸地，Shannon指數(shù)排序?yàn)橛衩椎?水稻田>蔬菜地>林地>果園>草地>裸地。優(yōu)勢菌門為變形菌門（Proteobacteria，25.4%—87.7%）、酸桿菌門（Acidobacteria，4%—43.3%）、放線菌門（Actinobacteria，3.1%—13.1%）。裸地 Proteobacteria比例最高（87.7%），其次為Actinobacteria、綠彎菌門（Chloroflexi），果園Acidobacteria占比最高（43.3%）。此外，在水稻田、果園、林地土壤 Chloroflexi占比分別為 8.7%、11.1%、6.7%，在蔬菜地、草地、玉米地?cái)M桿菌門（Bacteroidetes）占比分別為10%、9.2%、6.2%。在屬水平上，較豐富的物種包括勞爾氏菌屬（Ralstonia）、產(chǎn)黃桿菌屬（Rhodanobacter）等，其中裸地Ralstonia豐度為10.1%，是裸地土壤主要菌屬，伯克霍爾德菌（Burkholderia）為裸地、果園、林地土壤優(yōu)勢菌屬（大于1%），地桿菌（Geobacter）為玉米地、水稻田土壤優(yōu)勢菌屬，硝化螺菌屬（Nitrospira）為蔬菜地土壤優(yōu)勢菌屬（圖1）。

圖1 不同土地利用類型土壤細(xì)菌群落組成Figure 1 Abundance of the bacterial community in soil under different land use types

表2 不同土地利用類型土壤細(xì)菌多樣性分析Table 2 Analysis of soil bacterial diversity in different land use types

由裸地、植被、耕地類土壤細(xì)菌豐度顯著差異比較分析可知（圖2），圖左側(cè)為豐度顯著下降物種，右側(cè)為顯著上升物種，相對裸地，植被、耕地類土壤Ralstonia豐度下降，Bradyrhizobium、Rhodanobacter、Kaistobacter豐度顯著上升。相較植被類土壤，耕地Ralstonia豐度顯著性下降，硫桿菌屬（Thiobacillus）、脫硫球莖菌屬（Desulfobulbus）、披毛菌屬（Gallionella）豐度顯著上升，其中草地和蔬菜地Rhodanobacter豐度分別為1.4%、2.0%，水稻田Thiobacillus豐度為1.6%、Desulfobulbus豐度為0.9%。

圖2 裸地、植被、耕地土壤細(xì)菌顯著性差異火山圖Figure 2 Bacterial volcanic map of bare land, vegetation and cultivated soil

2.3 細(xì)菌群落互作關(guān)系

基于裸地、植被（林地、草地）、耕地（蔬菜地、水稻田、果園、玉米地）測序結(jié)果構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)（表3、圖3）。結(jié)果顯示，植被、耕地類土壤細(xì)菌分子網(wǎng)絡(luò)平均連通度大于裸地，模塊數(shù)小于裸地，表明隨著土壤植物恢復(fù)，其網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、復(fù)雜性均得到了提升，其中耕地節(jié)點(diǎn)數(shù)、連通度大于植被用地。相關(guān)性正負(fù)比例可以反映物種間共生或競爭捕食關(guān)系，3類用地細(xì)菌作用均以正相關(guān)為主，顯示不同土地利用類型細(xì)菌均以合作關(guān)系為主，其中負(fù)相關(guān)比例排序?yàn)楦?植被>裸地。路徑長度可以反映物種間傳遞物質(zhì)、能量效率高低，裸地路徑長度最大，耕地最小，表明耕地、植被分子網(wǎng)絡(luò)能量傳遞效率上升，細(xì)菌互作網(wǎng)絡(luò)對外界環(huán)境更為敏感。

圖3 不同土地利用類型細(xì)菌群落共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Figure 3 Co-occurrence network of bacterial community under different land use

表3 生態(tài)網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)Table 3 Characteristic parameters of the molecular ecological network

2.4 環(huán)境因子與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、多樣性相關(guān)性

通過 RDA分析了環(huán)境因子與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、多樣性相關(guān)性。在門水平上，土壤pH及土壤營養(yǎng)物質(zhì)共解釋了細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化的73%，重金屬共解釋群落結(jié)構(gòu)變化的61.72%。Ni、Cu、Pb是與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性最大的重金屬因子，其中全氮、pH、Ni、Cu 同 Nitrospirae、疣微菌門（Verrucomicrobia）正相關(guān)，同 Acidobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria負(fù)相關(guān)。

在屬水平上，全氮、pH同Bradyrhizobium負(fù)相關(guān)，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮同Rhodanobacter正相關(guān)，Ni、Cu同Rhodoplanes、Geobacter正相關(guān)（圖4、5）。土壤理化性質(zhì)與細(xì)菌多樣性相關(guān)性結(jié)果顯示（表4），Ni、Cu、pH、全氮、有機(jī)質(zhì)是與礦區(qū)土壤細(xì)菌多樣性關(guān)聯(lián)性最大的重要因子，與 OTUs數(shù)、Ace指數(shù)、Shannon指數(shù)、Chao1指數(shù)呈顯著以上正相關(guān)。

表4 土壤細(xì)菌多樣性與理化性質(zhì)、重金屬含量相關(guān)性分析Table 4 Correlation Analysis of soil bacterial diversity with physico-chemical properties and heavy metal content

圖4 土壤理化參數(shù)與物種的非冗余分析（redundancy analysis，RDA）分析Figure 4 RDA of soil physico-chemical properties and species

圖5 重金屬含量與物種的非冗余分析（redundancy analysis，RDA）分析Figure 5 RDA analysis of heavy metal content and species

3 討論

3.1 稀土礦區(qū)土壤理化性質(zhì)特征、重金屬與細(xì)菌多樣性相關(guān)性

不同生境土壤由于稀土開采、植被覆蓋、經(jīng)營管理措施等不同，可能導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)存在差異。從土壤pH看，礦區(qū)不同土地利用類型土壤pH均呈酸性，裸地、草地、林地等土壤pH低于其他用地，這可能是土壤中殘留浸礦劑向周邊土壤擴(kuò)散，導(dǎo)致了土壤酸化，因林地、草地等樣地距離稀土開采點(diǎn)更近，所以其土壤酸化程度更高。從土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量看，蔬菜地、水稻田由于施肥等經(jīng)營措施，全氮、全磷、銨態(tài)氮等含量高于其他用地，林地、草地、裸地土壤全磷、有效磷含量明顯低于其他用地類型，李啟艷等（2019）對福建長汀離子型稀土礦區(qū)土壤研究也得出類似結(jié)論，有相關(guān)研究表明，土壤 pH值同有效磷含量顯著正相關(guān)（陳朝陽，2011），推測龍南稀土礦區(qū)土壤有效磷含量低同土壤酸化存在一定的關(guān)系。從土壤重金屬含量來看，礦區(qū)土壤存在重金屬Pb、Cd、As、Mn、Zn超過江西省背景值現(xiàn)象，劉勝洪等（2014）對廣東省河源市稀土礦區(qū)土壤重金屬開展了相關(guān)研究，發(fā)現(xiàn)Mn、Pb、Zn超過當(dāng)?shù)乇尘?，相較河源稀土礦區(qū)，龍南稀土礦區(qū)還存在Cd、As污染，其中裸地、草地、林地、蔬菜地Cd均存在不同程度污染。通常情況下，重金屬污染受距礦區(qū)空間距離、重金屬高背景值、植物類型、土壤營養(yǎng)物質(zhì)等多方面影響，本研究中，草地、林地土壤樣品距離采礦點(diǎn)位置較近，受重金屬遷移和活化影響更大，可能導(dǎo)致其重金屬污染程度高于其他用地。與此同時(shí)，有研究表明龍南稀土礦區(qū)表層土壤具有重金屬高背景值特點(diǎn)（任仲宇等，2016），這可能是導(dǎo)致稀土礦區(qū)重金屬污染存在差異的重要原因。從重金屬與細(xì)菌多樣性相關(guān)性看，土壤 Pb含量與細(xì)菌多樣性關(guān)系并不顯著，王繼玥等（2018）發(fā)現(xiàn)，輕度Pb污染對三葉草根際土壤細(xì)菌多樣性影響不顯著。Cu含量與細(xì)菌豐度顯著性正相關(guān)，李大樂等（2021）研究銅濃度與細(xì)菌多樣性關(guān)系發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Cu濃度≤100 mg·kg?1時(shí)，隨著銅濃度增加細(xì)菌群落豐度和多樣性增加。礦區(qū)土壤Ni含量同細(xì)菌多樣性極顯著正相關(guān)，微量的 Ni能促進(jìn)土壤微生物活動（王丙爍等，2018）。總體而言，由于龍南稀土礦區(qū)土壤重金屬多為輕度污染，重金屬污染并未對土壤細(xì)菌多樣性喪失造成顯著影響。

3.2 稀土礦區(qū)土壤細(xì)菌多樣性、群落結(jié)構(gòu)差異及其影響因素分析

不同土地利用類型土壤細(xì)菌多樣性和群落結(jié)構(gòu)均存在一定的差異。從土壤細(xì)菌多樣性方面來看，Chao1指數(shù)排序?yàn)楦?植被>裸地，這同已有的研究結(jié)果存在一定的差異，張旭博等（2020）研究農(nóng)業(yè)土地利用方式對土壤微生物群落特征的影響發(fā)現(xiàn)，植被土壤細(xì)菌多樣性高于耕地，原因可能有以下幾點(diǎn)，一方面，本研究相關(guān)性分析結(jié)果顯示，pH與土壤細(xì)菌多樣性相關(guān)系數(shù)最大，草地、林地土壤pH約為4.5，且低于耕地土壤pH，這可能導(dǎo)致了耕地土壤細(xì)菌多樣性高于植被；另一方面，耕地全氮等含量均高于植被土壤，相關(guān)性分析顯示，全氮、有機(jī)質(zhì)等與土壤細(xì)菌多樣性顯著正相關(guān)。從土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)方面看，Ralstonia在裸地土壤中豐度相對較高，而在植被和耕地土壤中豐度顯著下降，該細(xì)菌是典型的植物病原菌，此前有研究發(fā)現(xiàn)，土壤磷含量較低會降低植物對病菌的抵御能力，導(dǎo)致植物病菌的豐度提升（楊尚東等，2013）。此外，從不同土地利用類型土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)比較來看，相較裸地對照組，植被、耕地類土壤中Bradyrhizobium、Rhodanobacter、Kaistobacter、Rhodoplanes、CandidatusSolibacter菌屬豐度均顯著提升，綜觀相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，這些細(xì)菌主要為植物促生、脫氮功能細(xì)菌，其中Bradyrhizobium為重要的固氮菌屬，能夠促進(jìn)植物生長，且具備反硝化功能，Rhodanobacter為對低pH值、高硝酸鹽、重金屬具有耐受性的反硝化菌屬，Candidatussolibacter為能分解有機(jī)質(zhì)、利用碳源的植物促生功能菌（Rime et al.，2015）。由上可知，植被和耕地恢復(fù)措施均能提升礦區(qū)土壤促生和反硝化功能優(yōu)勢細(xì)菌的多樣性，改變土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，土壤促生和反硝化功能優(yōu)勢細(xì)菌的多樣性增加，可對稀土礦區(qū)土壤生態(tài)修復(fù)起到一定程度的促進(jìn)作用。

相較植被土壤細(xì)菌，耕地土壤Thiobacillus、Nitrospira、Desulfobulbus、Gallionella等硫循環(huán)功能微生物豐富度增加，其中Thiobacillus能將硫化物氧化成單質(zhì)硫（Tang et al.，2009），Desulfobulbus是能使硫酸鹽化合物還原成硫化氫的常見菌（Hao et al.，2014）。稀土礦區(qū)原地浸礦反應(yīng)完成后，大量 SO42－仍留存礦體中，隨地表徑流排入周邊河湖水體、土壤，形成硫酸鹽化合物。經(jīng)實(shí)測，本研究水稻田土壤 SO42－含量約為 250—300 mg·kg?1，礦區(qū)尾水庫兩側(cè)裸地 SO42－含量高達(dá) 3000 mg·kg?1，耕地土壤硫氧化還原功能優(yōu)勢菌屬多樣性更高，表明耕地修復(fù)措施具有更好促使硫循環(huán)的潛能。通常情況下，硫循環(huán)功能微生物多樣性主要受溫度、pH、海拔、有機(jī)質(zhì)等多方面因素影響，該類功能細(xì)菌在中性條件或弱堿性條件下生長良好且能高效進(jìn)行硫循環(huán)功能（Wang et al.，2011），pH偏酸性時(shí)，部分嗜堿菌株生長受到抑制。此外，有機(jī)質(zhì)組分特征也是影響硫循環(huán)功能細(xì)菌群落差異的重要因素（陳俊松等，2020），總體而言，耕地土壤硫氧化還原功能優(yōu)勢菌屬的識別，對于稀土礦區(qū)土壤修復(fù)提供了重要信息。

土壤微生物之間以復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)共存或拮抗，不同土地利用類型物種共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不同。本研究中，相較裸地土壤細(xì)菌共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，植被、耕地類土壤細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增加，網(wǎng)絡(luò)路徑長度減小。這可能是由于蔬菜、玉米等耕地氮、磷養(yǎng)分輸入，土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量增加，促進(jìn)了富營養(yǎng)細(xì)菌繁殖，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模增大。李冰等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，旱地、水田土壤的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模要高于林地、城市綠地，重度富營養(yǎng)湖泊中分子網(wǎng)絡(luò)規(guī)模要高于中度湖泊（陳光哲等，2020），可見營養(yǎng)物質(zhì)是影響物種共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的重要因素。此外，耕地土壤細(xì)菌共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)相關(guān)比例高于植被、裸地，相關(guān)研究表明，在資源相對貧乏的區(qū)域，細(xì)菌更易增加合作來分解、合成難以利用的物質(zhì)（Iliopoulos et al.，2008），林地、草地等植被土壤有效磷、全磷含量較低，這可能是影響礦區(qū)細(xì)菌共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)負(fù)相關(guān)比例的重要因素?？傮w上，本研究通過分析不同土地利用類型的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異，識別了裸地、植被、耕地土壤的功能細(xì)菌，今后研究中應(yīng)加強(qiáng)不同植被修復(fù)方式下酸性土壤解磷、硝化、硫氧化還原功能細(xì)菌研究，以其為稀土礦區(qū)生態(tài)治理提供參考。

4 結(jié)論

本研究分析了贛州市龍南稀土礦區(qū)不同土地利用類型土壤營養(yǎng)物質(zhì)、重金屬含量特征，并利用高通量測序技術(shù)分析了土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，稀土礦區(qū)不同土地利用類型土壤pH值均呈酸性，裸地、林地、草地等有效磷含量較低，不同土地利用類型土壤Cd、Pb、As、Mn、Zn等重金屬含量超過背景值，內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)排序?yàn)椴莸?林地>果園>水稻田>裸地>蔬菜地>玉米地。相較裸地，植被、耕地類土壤Ralstonia豐度顯著下降，Rhodanobacter、Bradyrhizobium和Kaistobacter等細(xì)菌豐度顯著上升。耕地土壤中Thiobacillus、Desulfobulbus、Gallionella等細(xì)菌相較植被土壤豐度更高，植被、耕地種植措施增加了土壤細(xì)菌網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，減少了網(wǎng)絡(luò)路徑長度。銨態(tài)氮、全氮、有機(jī)質(zhì)、pH、Cu、Ni等是影響礦區(qū)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化的主要因素，重金屬污染并未對礦區(qū)土壤細(xì)菌多樣性喪失造成明顯的影響。研究表明，相較裸地對照組，植被和耕地恢復(fù)措施均能提升礦區(qū)土壤促生和反硝化功能優(yōu)勢類細(xì)菌多樣性。耕地土壤中硫循環(huán)功能優(yōu)勢類細(xì)菌較植被土壤多樣性更高，不同土地利用類型土壤功能細(xì)菌的識別能對稀土礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)指引。